Sunday, July 29, 2012

Alu fräsen - was alles schief gehen kann

Ich habe über die Monate mir eine Liste an Dingen gemacht was alles bei mir schief gegangen ist um diese Fehler nicht zu wiederholen. Viele Dinge gelten generell, mache sind speziell für mein eingesetztes MadCAMCNC, ein Rhino3D plugin.



  1. Befestigung des Werkstücks: Das ist eine Wissenschaft für sich und mit das Schwierigste überhaupt, meiner Ansicht nach. Bei Plattenwerkstücken spanne ich alles einfach am Rand fest, fräse alles komplett, nur dass ein paar kleine Stege übrig bleiben. Bei Alu möchte man aber keine Stege sondern eine sehr glatte Oberfläche, daher trenne ich Oberfläche und Innenseiten von der Randbearbeitung. Im ersten Schritt befestige ich das Material außen und fräse alles was innen liegt, also roughing, z-level, planar und pencil tracing alles komplett, nur die Außenseite wird nicht angerührt. Dann spanne ich das Werkstück von innen fest und fräse die Außenkontour komplett. Für geschlossene Teile geht das natürlich nicht (z.B. ein Tellerartiges Objekt könnte man innen nicht verspannen) aber meine Teile haben alle viele Stege und Ausnehmungen. Im schlimmsten Fall habe ich Befestigungsbohrungen die nichts mit dem Werkstück selbst zu tun haben aber eben zum Niederhalten dienen. Solange sie nicht stören. Ich bin sogar dazu übergegangen die Befestigungsbohrungen wenn möglich immer an der gleichen Stelle zu haben.
    Klingt mühsam? Ist es auch. Deswegen verwende ich in der Zwischenzeit den Vakuumtisch VT6040SEAL. Das ist so eine Wohltat im Vergleich zu vorher. Ein Vilmill Flies auf den Vakuumtisch legen, mit der Klebeseite nach oben, das Material wie z.B. Aluplatte drauf und die frei bleibenden Löcher mit Gummimatten abdecken. Dann die Vakuumpumpe einschalten, den Unterdruck kontrollieren und los geht es. Kein Umspannen, deswegen keine unbeabsichtigen Bewegung im 1/10mm Bereich, keine Bewegung in z-Richtung wegen unterschiedlicher Spannpunkte. Einfach nur komfortabel und schnell. Natürlich ist diese Lösung nicht immer verwendbar, etwa bei sehr kleinen Teilen ist nicht genügend Anpressfläche und dann würde der Fräser das Teil verschieben. Oder wenn eine raue Holzunterseite zu viel Leckage hätte. In den meisten Fällen muss ich aber aus einem größeren Teil filigrane Bauteile heraus fräsen. Das mache ich so dass ich nicht komplett durchfräse, sondern mit dem 5mm Fräser die letzten 0.2mm in z-Richtung übrig lasse.
    Damit hat das Material nach wie vor keine Durchbrüche, durch die Luft entweichen könnte, und deswegen genug Halt. Ist alles fertig - also Bohren, die Oberfläche, z-finishing, Anfasen usw, wechsle ich auf einen 3mm Fräser, und fräse damit die letzten 0.2mm - okay, inkusive durchfräsen 0,36mm - weg, allerdings nicht bündig zum Werkstück sondern mit 0.1mm abstand. Damit treten praktisch keine Kräfte beim Fräsen auf und selbst ein paar Punkte mit Unterdruck genügen, um das Werkstück zu halten. Meist habe ich sogar nur eine Zustellung von 0.12mm um die Kräfte weiter zu reduzieren und Toleranzen auszugleichen. Im Ergebnis habe ich damit ein sauber herausgeschnittenes Werkstück. Die 0,1x 0,2mm dicke Kante ist mit Schleifpapier sofort weg, spätestens wenn man die Oberfläche des Werkstücks poliert, wird diese Kante mit abgetragen.
  2. Doppelseitige Bearbeitung: Obiges Spannverfahren mit den Schraubbohrungen hat auch den Vorteil dass man bei zweiseitiger Bearbeitung keine Genauigkeitsprobleme hat. Die Bohrungen sind symmetrisch um die Mittelachse, man fräst also zuerst die Innenseiten und die komplette Oberfläche, nur Rund um die Befestigungsschrauben nicht. Und in vier weiteren Schritten dreht man eine Schraube heraus und glättet darunter die Oberfläche, dreht sie wieder hinein und geht zur nächsten Schraube über. Am Ende kann man das Teil einfach herunternehmen und mit der gerade gefrästen Oberseite nach unten legen und wieder mit den gleichen Schrauben festspannen. Dann wird von dieser Seite die Innenseite und Oberfläche gefräst und am Schluss, wie oben beschrieben, die Außenkontour.
  3. Eintauchtiefe, Vorschub, Drehzahl: Bei Kunststoff und Holz setzt man alles wie man möchte und muss eigentlich nur auf die Temperatur achten. Hohe Drehzahlen würden bedeuten dass der Fräser die Kanten schmelzen lässt oder das Holz feuer fängt. Bei Aluminium kommt noch dazu dass man ein gutes Schnittbild nur erhält wenn man auch wirklich etwas wegnimmt. Man kennt das vom Bohren, zu schnell eintauchen und man hat sehr hohen Widerstand, zu langsam ergibt viele winzige Späne, und wenn man mit Gefühl eintaucht bekommt man einen langen Span. Damit soll jetzt nicht gesagt sein dass man so einen langen Span auch beim fräsen erhalten sollte, nur das es ein engeres Fenster gibt bei dem das Fräsen gut funktioniert. Ich habe viel gelesen und zum Teil widersrüchliche Werte gefunden, schlussendlich verwende ich die von vhf.de zur Verfügung gestellte Webseite zur Ermittlung.
    Ich möchte mit einem 2-Schneiden Fräser von 6mm AlMgSi0.5 fräsen (Al-Si<6%), mein maximaler Vorschub für meine Haase ist 20mm/sec, die Webseite errechnet mir jetzt ich soll die Spindel auf 9900U/min einstellen und die Fräse auf 19mm/sec Vorschub. Und wie viel Material soll man wegnehmen? Generell sagt man 1/2 Fräserradius, also 1,5mm nur schafft das meine Frässpindel nur unter größter Last. Gerade beim eintauchen hat man Angst dass die Spindel stecken bleibt. Also ich tauche im Moment 0,5mm ein, manchmal auch 0,8mm und auch wenn der Fräser einen Hinterseitenschnitt hat (Langlochfräser) verwende ich eine Rampe von nur 4° im CAM. Mit diesem Wert bin ich im großen und Ganzen zufrieden, damit möchte ich aber nicht sagen das ich der Weisheit letzter Schlusß gefunden habe.
  4. Noga MMKS: Was bei zu hoher Spindel-Drehzahl gerne passiert ist dass sich an den Schneiden Material festsetzt, dann hat man nach ein paar cm weiterer Fahrt aber keinen Fräser mehr sondern einen Vollstift mit dem man Alu zu gravieren versucht. Das Ergebnis ist unterschiedlich aber in jedem Fall spektakulär. Im besten Fall bricht der Fräserschaft ab. Wahrscheinlich wird durch die hohe Belastung der Fräser vorher noch verzogen sodass er, selbst bei 6mm Durchmesser, einen halben Millimeter vom Kurs abkommt und das Werkstück verletzt. Einmal hat es dann den Fräser innerhalb von 30 Sekunden so viel tiefer aus der Fräseraufnahme gezogen dass er 2mm zu tief war, die Frässpindel ist unter lautem Protest stehen geblieben und wegen dem hohen Strom die Schmelzsicherung der Haase geflogen. (Übrigens, die ist im Kaltgerätestecker, der Buchse davon, versteckt. Zwischen Stecker und Schalter ist ein Stück Kunststoff das man herausziehen kann und das hält die Sicherungen)
    Also immer den Fräser sehr fest einspannen und am Besten noch eine Kühlschmierung einsetzen. Die funktioniert wie eine Venturidüse, benötigt also Druckluft von ca. 4bar. Dazu verwende ich einen handelsüblichen Kompressor mit 50 Liter Volumen, Druckminderer und Selbstabschaltung. Den schalte ich manuell ein, nach 5 Minuten hat er 6bar Druck aufgebaut und den Ausgang habe ich auf 4bar eingestellt. Von dort geht es in ein 220V Magnetventil das von der Haase gesteuert wird und weiter zur Düse. Die Düse hat zwei Regelungsmöglichkeiten, einmal der Handhebel um die Druckluftmenge zu steuern - dort habe ich eher alles geöffnet und stelle eher den Druckminderer am Kompressor ein - und an der Düsenspitze selbst wird das Verhältnis Kühlflüssigkeit zu Volumen eingestellt. Es soll so viel herauskommen dass ein deutlich sichtbarer Strahl herauskommt aber nichts unter "Wasser" gesetzt wird. Das Kühlmittel nennt sich Fenella VD201N und ist ein Öl das sehr leicht verdampft und damit dem Fräser und dem Werkstück Wärme entzieht, zusätzlich zur Schmierwirkung.
    Was ich auf jeden Fall ändern muss ist der Standort des Kompressors. Alle 10 Minuten startet der unter hoher Lautstärke und ich erschrecke jedesmal derart das ich fast in Luft springe. Der fliegt aus dem Raum heraus, obwohl ich doch darauf geachtet haben einen Leisen zu kaufen.













Dank dieser Techniken kommt dann etwa dieses Endergebnis zu stande.







Friday, June 1, 2012

Why every nationalistic regime has to fail sooner or later

We prefer simple answers. Unemployment is high? The obvious solution is to reduce the number of people in the country. Because I can't say my neighbor has to leave the country as I don't like him, or all stupid people have to go, an easy to pick group are the immigrants.
This definition of a group is as flawed as the others, what is an immigrant? A resident alien person? Even the second generation? People with Islamic backgrounds? People who don't look like the norm or what we believe the norm should be? We all are because our common ancestors came from Africa?
Okay, so let us put that thought aside for a minute and simply accept that there will be a gray area always.

Does above solution work for large, anonymous mass of people only? No, it does not matter how big a country is, if we get rid of many people the unemployment will go away.
If we create a fictitious country of ten people, we need 9 working in agriculture to get enough food grown for the entire country of 10 and 1 is unemployed. So our unemployment rate is 10 percent, if we get rid of the one person the rate is a perfect zero.
But now our country requires less food, 10% less, so we don't need 9 people to work but just 8.1 people. So our agreed solution is to throw out yet another person, correct?

If you really love your nation, you should embrace immigration. Use them to make your country stronger, not amputate yourself.

And there are certainly more side effects in nationalistic movements than the two listed above. Nationalism means tight control and less freedom hence, less innovation, higher administrative costs due to the control structure, opportunity costs due to trade restrictions applied from the inside or the outside to name a few.

Need examples?
Nazi Germany: Amputated themselves by reducing the population significantly, the wealth of them was stolen by a few leaders who had more than before but things got more expensive at the same time. Then a good chunk of people had to join the military or police removing them from productive work. Yes, the unemployment  was less for a period of time just to be extremely high after. Regime collapsed.

North Korea: For stability an enormous military force is required, people are starving. That can't last forever.

I am sure you can come up with more examples if you think about it.

Sunday, May 6, 2012

UniLog2 und Graupner HOTT für Telemetrie

Wenn ich mit dem T-Rex 450 Heli fliege, habe ich immer ein ungutes Gefühl. Liegt sicher auch daran dass ich noch als blutiger Anfänger zu gelten habe, aber jede Geräuschänderung macht mich nervös. Hat sich die Drehzahl erniedrigt weil der Anstellwinkel so gross war dass auch der Widerstand der Rotorblätter gestiegen ist, mehr als über den Pitch-Mischer kompensiert wurde? Ist der Akku am leer werden? Unterschreite ich die kritische Spannung an einer LiPo Zelle? Ist der Stromfluss zu hoch und ich sollte höherwertige Akkus verwenden? Habe ich irrtümlich einen fast leeren Akku eingebaut?

Vor lauter Fragen traue ich mich fast nicht mehr zu fliegen.

Nachdem sich jetzt langsam die Telemetrie bei den Herstellern in den 2.4GHz Anlagen zu beruhigen beginnt und nicht jedes Jahr ein neues, inkompatibles System auf den Markt geworfen wird, dacht ich mir, das wäre eigentlich optimal für mich. Will nicht viel Geld dafür ausgeben, aber fasziniert wie ich nun mal von solchen Sachen bin, sollte es auch kein Kompromiss sein. Die erste Frage war nach dem Sender, Futaba mit dem SBus gefällt mir von der Technik her sehr gut, aber der einzige Sender der alles an Bord hat, ist der neue FASSTest Sender um über 2000 EUR. Und der SBus bringt etwas bei grossen Modellen, wo die Verkabelung aufwendig ist, nicht bei meinem kleinen Heli.
Die Graupner MX-16 Hott in der neuen Version (Artikelnummer 33116) kostet mit knapp über 300.- EUR ein Zehntel, und laut Datenblatt kann die eigentlich alles was ich möchte. Und ich hatte schon die alter MX-16s im Einsatz. Nach langem lesen war ich von dem Sender und dem Telemetriesystem überzeugt, die Sensoren haben mich nicht angesprochen.
Ich möchte folgende Daten per Telemetrie anzeigen und mich warnen lassen

  • Akku Spannung
  • Spannung jeder Einzelzelle
  • Drehzahl wenn möglich
  • Batteriestrom wäre nett

und zusätzlich habe ich die Forderungen

  • geringes Gewicht
  • geringe Abmessungen
  • Erweiterbar: GPS und Speed macht bei einem Heli kein Sinn aber wer weiss was für Modelle noch kommen werden. Segelflugzeug? Schiff?


Die Sensoren von Graupner waren alle nicht auf den kleinen Heli ausgelegt, alle hatten irgendeinen Nachteil. Und der Sensor ist relativ gross. Am meisten hat mich aber gestört dass man für die Drehzahlmessung entweder einen optischen oder magnetischen Sensor einbauen muss. Hey, ich habe eine Brushless Motor, der Fahrtenregler gibt die Drehzahl exakt vor! Was soll ich dann das Rotorblatt per optischem Sensor "beobachten"? Am liebsten hätte ich ja einen Regler der selbst Telemetriedaten erzeugt, Drehzahl, Temperatur, Drehzahl bei Autorotation,....egal.

Nachdem ich in diveresen Foren gelesen habe welche der drei Module jetzt andere Leute verwenden, bin ich auf die Aussage gestossen, das UniLog sei ganz gut geeignet. Das war schon mal die erste Überraschung, bis jetzt hatte ich das mit dem Jeti-System gleichgesetzt. Dass es auch mit Hott harmoniert, war mir neu. Nach ein paar Minuten lesen war klar, es ist genau das was ich suche. Klein, flexibel, Drehzahl wird über ein Anschlusskabel am Motor gelesen. Und nur geringfügig teurer als die Graupner - Sensoren.



Lieferung kam tags darauf an und innerlich hatte ich mich für einen Kampf gewappnet, das alles auch wirklich in Gang zu bringen. Also alle Elektrik im Heli neu verlegt um die zusätzlichen Bauteile vernünftig zu positionieren, Empfänger mit der Fernsteuerung gekoppelt, ging nicht. Immer nur das rote Blinklicht. Empfänger wieder ausgebaut und da habe ich erst gesehen, der Empfänger hat nicht eine LED die mehrere Farben kann, sondern es sind zwei LEDs direkt nebeneinander verbaut. Wenn man den Empfänger im falschen Winkel ansieht, erkennt man das andere Licht gar nicht. Zusätzlich ist das Timing wichtig, man hat jeweils nur 3 Sekunden Zeit. In den ersten 3 Sekunden muss man den Set-Taster drücken, bis das Licht umschaltet, dann hat man drei Sekunden Zeit am Sender den Bindvorgang auszulösen. Mit guter Vorbereitung kein Problem, wenn der Empfänger bereits verbaut ist und nur mit herumfummeln bedient werden kann, keine Chance.
Nach dieser Hürde habe ich den Sender fertig programmiert, bin in das Telemetrie-Menü gegangen und konnte von dort sofort den Textbildschirm vom Unilog2 bedienen. Über die Fernsteuerung, nix USB Kabel! Mit den Cursortasten oben/unten geht man von einem Punkt zum nächsten, meist sind die Optionen untereinander, in Ausnahmefällen nebeneinander. Wenn man etwa bei den Alarmen ist, bewegt man den Cursor zu der Stromschwelle, drückt Set und stellt den Wert für die Stromschwelle wiederum mit Cursor oben/unten ein, z.B. 40A. Mit Set ist dieser Wert festgeschrieben, Cursor nach unten kommt man zum nächsten Punkt, das ist in der selben Zeile das "-" Symbol. Mit Set und Cursor unten ändert man es zu "+" und ab jetzt ist dieser Alarm auch aktiv und wird bei Überschreiten an die Fernsteuerung gesendet.
Mit Cursor links kommt man wieder ein Menü höher.

Alleine bei der Liste der Einstellungen im Unilog kann man sehen dass da jemand gearbeitet hat, der das System auch selbst einsetzt. Beispielsweise wann soll die interne Protokollierung aufhören? Dann wenn das Flugzeug gelandet ist und steht, also wenn der Höhenmesser - ebenfalls eingebaut - wieder Höhe Null Meter anzeigt UND der Motorstrom unter einen Schwellwert fällt, also in Leerlauf ist. Ich habe bis jetzt nichts gefunden das ich da verbessern würde und ich bin seeeehr kritisch und kreativ.

Im Sender wurde noch das Telemetrie-Modul "General" aktiviert, in diesem sieht man alle Kenndaten die vom UniLog2 kommen. Einzelne Zellenspannungen, Gesamt-Volt, Strom. Okay, die Tankanzeige wird verwendet um den Akku-Status anzuzeigen, auch egal.

Die einzige Kleinigkeit, die ich bis jetzt gefunden habe und ein wenig stört ist, dass man die Cursortasten langsam hintereinander drücken muss, die Hott Telemetrie hat offensichtlich keine Flusssteuerung sondern sendet die Daten ab ohne sich darum zu kümmern ob sie alle verarbeitet werden. Ist auch klar warum, ich möchte lieber aktuelle Daten haben als darauf zu warten das ein Messwert wirklich angekommen ist. Lieber einen Wert auf der Funkstrecke verlieren als unaktuell sein. Im Ergebnis muss man also nachsehen ob sich ein Tastendruck auch wirklich angekommen ist und kann sich nicht verlassen dass, wenn man drei mal schnell Cursor-Unten drückt, auch wirklich beim dritten Menupunkt angekommen ist. Okay, fein, Kleinigkeit. Lieber so als anders.

Ich muss also hier wirklich meinen Hut ziehen, vor Graupner die eine exzellente Fernsteuerung gebaut haben und auch den Mut haben, ein offenes System zum Wohle des Kunden zu bauen, anstatt ihn auf Biegen und Brechen an seine Zubehör-Module zu binden. Und an SM-Modellbau für die ausgezeichnete Arbeit mit dem UniLog2.

Mit diesem System fliege ich zwar nicht besser aber beruhigter und länger. So lange die Fernsteuerung keinen Alarm ausgibt, weiss ich dass alles im Grünen Bereich ist, andernfalls lande ich und sehe mir an was los ist, ach, ich habe schon 2000mAh verflogen?, wechseln wir mal lieber den Akku.